JP2007200622A - 照明装置及びこれに用いる発光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】コスト抑制及び小型化を図ることができる照明装置及びこれに用いる発光モジュールを提供すること。
【解決手段】発光ダイオードモジュール１００は、照明光Ｌの光軸ＬＣと直交方向に放熱板１２０の導出部１２２Ａ，１２２Ｂが本体部１４０から導出されており、且つ、放熱板１２０の導出部１２２Ａ，１２２Ｂの導出方向と直交方向に接続用端子１３０が導出されている。換言すれば、照明光Ｌの光軸ＬＣと、放熱板１２０の導出部１２２Ａ，１２２Ａの導出方向と、接続用端子１３０の導出方向は互いに直交関係を有している。
【選択図】図２

Description

本発明は、エッジライトタイプの照明装置及びこれに用いる発光モジュールに関する。

例えば、車両用計器に用いられるエッジライトタイプの照明装置として、特許文献１に記載されているものが知られている。これは、導光板と発光ダイオードとを光結合状態に保持し、導光板の入射端面に入射した発光ダイオードからの照明光を導光板内部で拡散し、出射面から出射した光を被照射面である文字盤に均一照射する構成とされている。これによって、文字盤の輝度が均一化されて良好な視認性が確保されている。

ところで、発光ダイオードは、表面実装型（チップタイプ）のものを、車両用計器の各構成要素を制御するための本体基板とは別体で設けた子基板に実装して用いている。また、本体基板に沿って配置した導光板の入射端面に光を入射させるべく、発光ダイオードからの照明光の光軸が本体基板と略平行となるように、当該子基板を本体基板に対して垂直姿勢に保持した状態で配置している。

この子基板は、発光ダイオードに電源を供給するとともに、発光ダイオードから発せられた熱を外部に放熱する機能を有している。
特開２００４−２９１９４９号公報

上記従来装置では、回路基板として、本体基板と子基板との２枚が必要であるため、コスト抑制が困難である。また、本体基板に対して垂直姿勢で配置した子基板は、その製造工程における切断工程での配線パターンの損傷を防止すべく、切断位置を配線パターンから上下それぞれ所定の距離（例えば１．５ｍｍ）離れた位置に設定しているために、小型化の要請に伴う高さ寸法の縮小化の必要があったとしても、その縮小化が困難であった。

これらの問題を解決すべく、発光ダイオードモジュールを本体基板に実装するということが考えられるが、そうすると、発光ダイオードモジュールから発せられた熱が本体基板に伝導して、実装されている回路素子等に悪影響を及ぼす虞があるため、現実的ではない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、コスト抑制及び小型化を図ることができる照明装置及びこれに用いる発光モジュールを提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明では、照明光を出射する発光モジュールと、発光モジュールが実装される回路基板と回路基板に沿って配置され、入射端面に入射した前記照明光を被照射領域に均一照射すべく前記照明光を拡散する光拡散部材とを備える照明装置であって、発光モジュールは、照明光を出射する発光素子を収めた本体部と、前記照明光の光軸とは直行方向に本体部から導出され、回路基板に導通接続される接続用端子と、前記接続用端子の導出方向と直交方向に本体部から導出される放熱板とから構成されていることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、発光モジュールに備えられる接続用端子の導出方向と放熱板の突出方向とを互いに直交させた。これによって、発光モジュール単体で放熱機能が発揮されることとなるため、本体基板に発光モジュールを実装したとしても回路素子等に悪影響を及ぼすことがない。従って、放熱機能と電源供給機能を有する専用の子基板が不要となるから、必要な回路基板が１枚となり低コスト化を図ることができるとともに、高さ寸法の縮小化が可能となる。

請求項２の発明では、接続用端子には屈曲部が形成されていることを特徴としている。これによれば、屈曲部の屈伸によって本体部が本体基板に対して相対変位可能となる。例えば、外部からの干渉により発光モジュールの本体部が本体基板に対して相対変位したとしても、屈曲部が屈伸することによって、接続用端子と本体基板との接合部分に生じる機械的なストレスが防止され、もって、接続用端子の接触不良の発生を防止することができる。

請求項３の発明では、本体部には、放熱板を、その一側面全体が露出状態となるように把持する把持部が形成されていることを特徴としている。このようにすれば、放熱板の一側面全体が露出状態とされていることによる、放熱効率の向上を図ることができる。

請求項４の発明では、放熱板のうち、本体部から外部に導出されている導出部は照明光の光軸に対して直交方向に導出されていることを特徴としている。このようにすれば、発光モジュールを並列配置した場合、互いに隣接する発光モジュール間で篭りがちとなる熱を効果的に外部に放出することができる。

請求項５の発明では、放熱板よりも大きい放熱面積を有し、放熱板に密着する第２放熱部材が備えられていることを特徴としている。このようにすれば、発光モジュールから発せられる熱をさらに効率的に放熱することができる。

請求項６の発明では、前記導出部は、前記照明光の光軸を中心として対称形状とされていることを特徴としている。このようにすれば、放熱部材を放熱板に取り付けるに際して、位置合わせが容易となる。また、均等に放熱できるため、放熱性の向上を図ることができる。

請求項７の発明では、光拡散部材は、反射シートと、反射シートに重ねられる導光板と、導光板に重ねられる拡散シートとから構成されていることを特徴としている。このようにすることで、被照射領域に照射される光の均一性を一層向上させることができる。

尚、請求項８から請求項１３の発明は、請求項１から請求項６に記載の照明装置に用いる発光モジュールに関するものであり、その作用効果は請求項１から請求項６の発明と同一であるため、説明を省略する。

＜第１の実施形態＞
本発明に係る照明装置を車両用計器のバックライト装置に適用した例を図１ないし図５を参照して説明する。尚、図１は、バックライト装置の正面図である。図２は、バックライト装置に組み込まれる発光ダイオードモジュールの全体構成を示した斜視図である。図３は、図１のＣ方向から見たときの発光ダイオードモジュールの矢視図である。図４は、図１における発光ダイオードモジュールの断面図である。図５は、図１のＤ方向から見た発光ダイオードモジュールの矢視図である。また、図中の矢線Ａの方向を上下方向、矢線Ｂの方向を前後方向とする。

本実施形態のバックライト装置は、エッジライトタイプのものであり、照明光Ｌを出射する発光ダイオードモジュール１００（発光モジュール）と、発光ダイオードモジュール１００を駆動する回路基板２００と、回路基板２００に沿って配置され、入射端面３２０Ａから入射した照明光Ｌを拡散して文字盤４００（被照射領域）に均一照射する光拡散部材３００とを相互に所定の位置関係に保持するケース（図示せず）に収容した構成とされている。

発光ダイオードモジュール１００は、照明光Ｌを出射する発光部１１０と、発光部１１０から発せられる熱を外部に放出する放熱板１２０と、回路基板２００に導通接続される接続用端子１３０と、これらを保持する本体部１４０とから構成されている。

本体部１４０は、モールド成型により直方体形状に形成されている。この本体部１４０の前面側のうち、発光部１１０から出射される照明光Ｌの光芒が形成される領域に対応する部分には、照明光Ｌを透過させるための光透過部１４１が設けられている。この光透過部１４１は、例えば、エポキシ、シリコン等が用いられ、シリコンを用いた場合には、当該シリコンに蛍光体を含有して用いる。

本体部１４０の背面の上下端には、左右方向に延びる凸条１４２，１４３（把持部）がそれぞれ形成されており、この凸条１４２，１４３が放熱板１２０を、その背面１２１全体が露出状態となるように把持している。

発光部１１０は、例えば白色光を出射するものであり、本体部１４０内に埋入されている。この発光部１１０は、ダイス１１１上の電極と接続用端子１３０とがワイヤボンディングによって導通接続されていることで、このダイス１１１上に配された発光素子１１２に駆動電流が供給可能とされる。

ダイス１１１は、駆動電流の供給によって発光素子１１２から発せられた照明光Ｌの光軸ＬＣが本体部１４０の前面に対して垂直となるように本体部１４０内に配置されている。また、ダイス１１１は、発光素子１１２から発せられた熱を放熱板１２０に伝導し易くするために放熱板１２０に密着している（図２及び図５参照）。

本体部１４０の背面側に配置された放熱板１２０は、その背面１２１全体が露出状態とされているとともに、当該放熱板１２０の一部である導出部１２２Ａ，１２２Ｂが左右方向へ外部に導出されている。導出部１２２Ａ，１２２Ｂは、その上下寸法が本体部１４０の上下寸法と略同一寸法とされている。尚、導出部１２２Ａ，１２２Ｂの上下寸法は、本体部１４０の上下寸法よりも小さくしても良い。

また、両導出部１２２Ａ，１２２Ｂの間には、凸条１４２，１４３の間の寸法と一致する上下寸法を有する幅狭部１２３が形成されており、当該幅狭部１２３が凸条１４２，１４３の間に挟まれた状態となっている。従って、凸条１４２，１４３によって放熱板１２０は、その背面１２１全体が露出状態となるように把持されている。この幅狭部１２３の形成位置は、放熱板１２０の左右方向において、略中央位置に形成されているため、導出部１２２Ａ，１２２Ｂの外部への導出長さは左右で略同一である。

放熱板１２０には、さらに第２放熱部材１５０が取り付けられている。この第２放熱部材１５０は、断面コ字状に形成されており、放熱板１２０を背面１２１側から抱き抱える格好で背面１２１と密着している。尚、この第２放熱部材１５０の背面には、フィンを設けて放熱面積を増加させるようにしても良い。

接続用端子１３０は、本体部１４０の下面からそれぞれ導出されており、その先端部分が半田付け等によって回路基板２００に対して導通接続されている。この接続用端子１３０の途中には、それぞれ略Ｚ字状に折り曲げた屈曲部１３１が形成されている。この屈曲部１３１は、自身が屈伸動作することによって、回路基板２００に対して発光ダイオードモジュール１００が相対変位可能となっている。

つまり、本実施形態における発光ダイオードモジュール１００は、照明光Ｌの光軸ＬＣと直交方向に放熱板１２０の導出部１２２Ａ，１２２Ｂが本体部１４０から導出されており、且つ、照明光Ｌの光軸ＬＣ及び放熱板１２０の導出部１２２Ａ，１２２Ｂの導出方向と直交方向に接続用端子１３０が導出されている。換言すれば、照明光Ｌの光軸ＬＣと、放熱板１２０の導出部１２２Ａ，１２２Ｂの導出方向と、接続用端子１３０の導出方向は互いに直交関係を有している。

回路基板２００は、例えばガラスエポキシ基板等の樹脂基板により形成されており、計器の各構成要素を駆動するための集積回路や回路素子が実装されているとともに、前述した発光ダイオードモジュール１００が実装されている。

光拡散部材３００は、回路基板２００に沿って配置されており、入射端面３２０Ａから入射した照明光Ｌを文字盤４００に均一照射すべく、照明光Ｌを内部で拡散反射させるものである。

この光拡散部材３００は、光を反射する反射シート３１０と、反射シート３１０に重ねられる導光板３２０と、導光板３２０に重ねられる拡散シート３３０とから構成されており、導光板３２０の入射端面３２０Ａから入射した照明光Ｌを内部で拡散反射させて、拡散シート３３０から均一輝度の光を文字盤４００に照射する。

このうち、反射シート３１０は、導光板３２０の裏面から外部へ透過する光を再度導光板３２０側に向けて反射させるものであり、拡散シート３３０は、導光板３２０の表面から外部に出射した光を均一化するものである。尚、この光拡散部材３００は、反射シート３１０と拡散シート３３０のみで構成してもよい。

本実施形態のバックライト装置に組み込まれた発光ダイオードモジュール１００は、照明光Ｌが光拡散部材３００の入射端面３２０Ａ側へ出射されるように、且つ、放熱板１２０がケース側に配されるようにして回路基板２００に実装されている。発光ダイオードモジュール１００は、回路基板２００から供給される駆動電流により発光動作を行いつつ、この発光動作時に発生する熱を放熱板１２０及び第２放熱部材１５０を介して外部に放出する。

これにより、発光ダイオードモジュール１００単体で放熱機能が発揮されることとなるため、回路基板２００に発光ダイオードモジュール１００を実装したとしても回路基板２００に実装される回路素子等に悪影響を及ぼすことがない。従って、放熱機能と電源供給機能を有する専用の基板が不要となるから、必要な回路基板が１枚となり低コスト化を図ることができるとともに、高さ寸法の縮小化が可能となる。

また、発光ダイオードモジュール１００の発熱によって惹き起こされる第２放熱部材１５０の熱膨張により、発光ダイオードモジュール１００が回路基板２００に対して相対変位したとしても、屈曲部１３１が屈伸することによって、接続用端子１３０と回路基板２００との接合部分であるはんだに生じる機械的なストレスが防止され、もって、接続用端子１３０の接触不良の発生を防止することができる。

また、放熱板１２０はその背面１２１全体が露出状態となるように本体部１４０に把持されているため、放熱効率を一層向上させることができる。

また、放熱板１２０の導出部１２２Ａ，１２２Ｂは左右方向に（照明光Ｌの光軸ＬＣに対して直交方向に）導出されているため、発光ダイオードモジュール１００を並列配置した場合、隣接する発光ダイオードモジュール１００の間で篭りがちとなる熱を効果的に外部に放出することができる。

＜変形例＞
上記実施形態では、第２放熱部材１５０を断面コ字状のものを用いた例を示したが、例えば、図６に示すように、断面形状が有端環状に形成されたものを用いてもよい。この第２放熱部材１５０は、発光ダイオードモジュール１００の上方（あるいは下方）から嵌め込むことで、放熱板１２０の略全周を包囲する格好で密着される。このとき、第２放熱部材１５０の前面には、空隙が形成されているので、発光ダイオードモジュール１００の本体部１４０の前面の露出が許容されることとなる。

このような構成であっても、上記実施形態と同様の効果が得られ、さらに放熱性の観点からすると、一層の放熱効率の向上を図ることができる。また、導出部１２２Ａ，１２２Ｂは照明光Ｌの光軸ＬＣを中心として対称形状とされているため、本実施形態のような第２放熱部材１５０を放熱板１２０に取り付ける場合には取り付けが容易となる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

上記実施形態では、接続用端子１３０に形成した屈曲部１３１はＺ字状に形成したものであったが、例えば、クランク状、あるいは湾曲状に形成しても良い。要は、発光ダイオードモジュール１００が回路基板２００に対して相対変位可能となるように屈伸動作し得る形状であれば良い。あるいは、屈曲部１３１を省略した構成としても良い。

また、上記実施形態では、放熱板１２０の背面１２１全体が露出状態となるように構成していたが、例えば、導出部１２２Ａ，１２２Ｂのみを露出状態としつつ、他の部分を本体部１４０内に埋入状態となるように構成しても良い。

また、上記実施形態では、放熱板１２０は、本体部１４０の背面側から左右方向に（照射光Ｌの光軸ＬＣと直交方向に）外部へ導出した構成としたが、例えば、背面あるいは横面側から前方向（後方向）に外部へ導出した構成としても良い。

また、上記実施形態では、導出部１２２Ａ，１２２Ｂの形状は（照明光Ｌの光軸ＬＣを中心として）左右対称形状としていたが、非対称形状としても良い。

また、上記実施形態では、第２放熱部材１５０を設けた構成を示したが、これを省略した構成としても良い。

バックライト装置の正面図である。 バックライト装置に組み込まれる発光ダイオードモジュールの全体構成を示した斜視図である。 図１のＣ方向から見たときの発光ダイオードモジュールの矢視図である。 図１における発光ダイオードモジュールの断面図である。 図１のＤ方向から見た発光ダイオードモジュールの矢視図である。 変形例における第２放熱部材を示したＤ方向矢視図である。

符号の説明

１００…発光ダイオードモジュール
１１０…発光部
１１２…発光素子
１２０…放熱板
１２１…背面
１２２Ａ，１２２Ｂ…導出部
１２３…幅狭部
１３０…接続用端子
１３１…屈曲部
１４０…本体部
１４１…光透過部
１４２，１４３…凸条（把持部）
１５０…第２放熱部材
２００…回路基板
３００…光拡散部材
３１０…反射シート
３２０…導光板
３２０Ａ…入射端面
３３０…拡散シート
４００…文字盤

Claims (13)

1. 照明光を出射する発光モジュールと、
   前記発光モジュールを駆動する回路基板と、
   前記回路基板に沿って配置され、入射端面に入射した前記照明光を被照射領域に均一照射すべく前記照明光を拡散する光拡散部材とを備える照明装置であって、
   前記発光モジュールは、
   前記照明光を前記入射端面側に出射する発光素子を収めた本体部と、
   前記本体部から導出され、前記回路基板に導通接続される接続用端子と、
   前記本体部から前記接続用端子の導出方向と直交方向に導出される放熱板とから構成されていることを特徴とする照明装置。
2. 前記接続用端子には屈曲部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記本体部には、前記放熱板を、その一側面全体が露出状態となるように把持する把持部が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明装置。
4. 前記放熱板のうち、前記本体部から外部へ導出されている導出部は前記照明光の光軸に対して直交方向に導出されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の照明装置。
5. 前記放熱板よりも大きい放熱面積を有し、前記放熱板に密着する第２放熱部材が備えられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の照明装置。
6. 前記導出部は、前記照明光の光軸を中心として対称形状とされていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の照明装置。
7. 前記光拡散部材は、反射シートと、前記反射シートに重ねられる導光板と、前記導光板に重ねられる拡散シートとから構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の照明装置。
8. 回路基板と、前記回路基板に沿って配置され、入射端面に入射した照明光を被照射領域に均一照射すべくこの照明光を拡散する光拡散部材とを備える照明装置に用いられ、前記回路基板により駆動されることで前記照明光を出射する発光モジュールであって、
   前記照明光を前記入射端面側に出射する発光素子を収めた本体部と、
   前記本体部から導出され、前記回路基板に導通接続される接続用端子と、
   前記本体部から前記接続用端子の導出方向と直交方向に導出される放熱板とから構成されていることを特徴とする発光モジュール。
9. 前記接続用端子には屈曲部が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の発光モジュール。
10. 前記本体部には、前記放熱板を、その一側面全体が露出状態となるように把持する把持部が形成されていることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の発光モジュール。
11. 前記放熱板のうち、前記本体部から外部へ導出されている導出部は前記照明光の光軸に対して直交方向に導出されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の発光モジュール。
12. 前記放熱板よりも大きい放熱面積を有し、前記放熱板に密着する第２放熱部材が備えられていることを特徴とする請求項８ないし請求項１１のいずれかに記載の発光モジュール。
13. 前記導出部は、前記照明光の光軸を中心として対称形状とされていることを特徴とする請求項８ないし請求項１２のいずれかに記載の発光モジュール。

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